일본산업뉴스요약

Start Up Innovation / Science
신소재 개발 IoT로
물질∙재료연구기구, 도시바 등과 현장 개혁

물질∙재료연구기구는 정보과학을 이용해 신소재를 설계하는 ‘머티리얼즈 인포매틱(Materials informatics, MI)’ 환경 정비에 착수했다. 도시바 등과 ‘IoT(사물인터넷)’을 활용해 인공지능(AI)이 필요로 하는 방대한 데이터를 자동으로 수집하는 시스템을 개발. AI가 학습하기 쉽도록 데이터를 변환하는 툴도 개발하는 등, MI를 통해 일본의 재료 연구 현장을 바꾸려고 하고 있다.

“네트워크에 연결되지 못하는 장치들을 연결시켜야 하는 문제를 해결하는 것이 매우 힘들었다”. 물질∙재료연구기구에서 MI에 필요한 데이터 기반을 구축하는 ‘재료데이터플랫폼센터’의 요시가와(吉川) 부센터장은 도시바 및 도시바정보시스템(가와사키 시)과 연대해 개발한 측정장치 데이터를 자동으로 수집하는 시스템에 대해 이렇게 설명했다.

설계장치를 IoT화한 후 그가 맞닥뜨린 난관은 대부분의 장치들을 인터넷에 접속할 수 없다는 것이었다. 인터넷에 접속할 경우, 기본소프트웨어(OS)의 자동 갱신으로 장시간 측정이 불가능하게 될 가능성이 있고 장치의 제어프로그램이 새로운 OS에 대응하지 못해 최신 정보보안대책 적용이 어렵다.

이를 해결하기 위해 연구팀은 시판되고 있는 무선LAN 와이파이에 대응하는 SD카드를 삽입하는 것만으로 무선통신을 통해 데이터를 자동으로 서버에 전송할 수 있도록 했다.

SD카드는 경량으로 고속 프로그래밍 언어 ‘루아(Lua)’로 제어. 측정 데이터가 저장된 파일을 지정된 서버의 특정 폴더에 전송하는 기능이 도입되었다. “장치 이용자는 누구나 데이터를 전송할 수 있지만 서버 상에서는 특정인만 파일을 열어볼 수 있는 사서함과 같은 편성 기능을 도입해 보안성을 확보했다”(요시가와 부센터장).

SD카드의 통신 기능을 한쪽 방향만으로 해 장치에 연결된 컴퓨터에는 접속되지 않아 외부로부터의 부정 접속 및 바이러스 위협에 노출되지 않고 고속∙대용량 데이터 전송이 가능하도록 했다. SD카드는 1장에 수 엔으로 저렴해 도입이 쉽고 데이터가 남지 않기 때문에 분실 등의 문제도 없다고 한다.

-- 내년에 운용 목표 --
센터에서는 이번에 개발한 시스템을 소개하는 비디오를 제작. 물질∙재료연구기구 내 연구자들에게 연구실에 있으면서 데이터를 수집할 수 있는 등의 이점을 설명한다. 올해 시험적으로 도입해 2020년에는 정식으로 운용할 예정이다. 클라우드를 경유하기 때문에 데이터 공유 등도 용이해 공동으로 연구하는 대학이나 연구기관에도 보급해나갈 계획이다.

문부과학성에 따르면 90개 대학 및 공동이용기관이 2012~2016년에 정비한 전자현미경과 X선 회절분석기 등 시장 규모가 큰 10종류의 기기만해도 약 2,700대다. “일본의 인구 감소가 심화되고 있는 가운데 인력 절감 대책이 필요하다. 우리들의 IoT기술이 이용된다면 일본의 계측장치는 보다 강화되어 미국과 유럽에 대항하는 무기가 될 수 있을 것이다”(마쓰나비(松波) 행정참사).

물질∙재료연구기구는 2017년 4월, MI에 관련된 연구자들을 집결시킨 ‘종합형 재료개발 및 정보기반부문’을 가동했다. 재료데이터플랫폼센터는 이 부문에 속해있다.

센터는 올 1월, ‘누가, 언제, 어떻게 수집한 데이터인가’ 등 계측 조건 및 시료 등의 배경적 정보(메타데이터)를 추출해 기계가 판독하기 쉬운 XML파일로 변환하는 툴도 개발했다. 장치 제조사의 협력 아래 메타데이터를 부여하기 위한 용어 변환을 정의했다.

계측장치는 동일한 제조사라도 데이터 형식이 다른 경우가 있지만, 메타데이터의 활용에 따라 상호 비교가 가능하다. 메타데이터를 추출함으로써 방대한 계측 데이터에서 손쉽게 특정 데이터 검색이 가능해 복잡한 변환 작업 없이 이용할 수 있다.

MI와 관련해 물질∙재료연구기구는 내각부의 ‘전략적이노베이션창조프로그램(SIP)’ 등을 통해 연구 개발을 추진해왔다. 올 7월에는 이바라키(茨城) 현 쓰쿠바 시에 설립한 서버 등이 구비된 MI 관련 연구동을 본격 가동할 예정이다.

-- 라이벌이 연대 --
센터는 2017년 6월에 미쓰비시케미칼과 스미토모화학,아사히카세이(旭化成), 미쓰이화학 등 4곳의 화학 대기업과 오픈 이노베이션을 추진하는 틀을 구축했다. 라이벌 관계이지만 고분자 재료를 더욱 고성능화하는 것을 목표로 MI에서 협력하고 있는 것이다. 틀을 구축하기 전에는 각 사마다 온도 차이는 있었지만, 지금까지의 진보는 “상상보다 훨씬 압도적으로 빠르게 진행되고 있다”(하시모토 이사장).

일본의 소재 연구는 오랜 기간 세계를 리드해왔지만, MI는 미국이 가장 빨리 도입, 유럽과 중국에서도 확대되고 있다. 국제적으로 경쟁이 치열해지고 있는 가운데 ‘정보를 장악하는 자가 전쟁을 제압한다’라는 손자병법의 말처럼 이젠 경험과 감 등에 의존하는 것이 아닌 정보과학을 활용한 전략이 요구되고 있다.

 -- 끝 --